CN114653799B - 一种提高中频弯管机弯管角度精确性的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，弯管过程以弯管机转臂角度β为基本值，由第一检测装置测得钢管在弯管前、弯管后转臂卡头轴线与钢管的夹角δ1、δ2，以δ为卡头角度修正值，δ＝δ1‑δ2；由第二检测装置测得弯管前后钢管与弯管机机架轴线夹角θ1、θ2，以θ为钢管角度修正值偏，θ＝θ1‑θ2；根据δ和θ值修正转臂角度β，得到钢管实际弯曲角度值α，α＝β+δ+θ。本发明设置两套检测装置将两项测量值作为设备所显示的转臂角度的修正值，从而得到弯管的实际角度值。采用本发明方法可以有效避免因母材规格的细微偏差或母材钢管刚度不足影响弯管产品件角度准确性和一致性，明显提高弯管质量。

Description

一种提高中频弯管机弯管角度精确性的方法

技术领域

本发明涉及一种弯管方法，特别是提高中频弯管机弯管角度精确性的方法。

背景技术

中频弯管机是采用中频电感应加热，将钢管在局部加热的条件下进行弯曲的设备。中频弯管的加工过程是在钢管待弯曲部分套上感应圈，用机械转臂卡住管头，在感应圈中通入中频电流加热钢管，当钢管温度升高到塑性状态时，屈服强度显著降低，在钢管后端用机械推力推进，进行弯制。目前，中频弯管的弯管产品件存有一些质量问题，主要表现在产品件弯曲角度偏差较大(2°)的占比较大，且呈发散状态。经分析认为产生弯管角度误差的主要原因如下：1、由于母材规格存在一些偏差(直径和壁厚)，从而影响钢管在弯管机夹紧状态的一致性，在弯曲过程中钢管自身与机架轴线的角度产生变化，而该变化未能准确检测及根据变形量调整转臂的弯曲角度，导致弯管角度波动；2、同样由于母材钢管的规格存在偏差，影响弯管机转臂卡头对钢管夹紧状态的一致性，当转臂卡头与钢管存有一定间隙时，转臂角度与钢管的实际角度会发生变化。上述因素使得弯管过程转臂角度不能真实的反应钢管的实际弯曲角度，从而造成弯管角度偏差。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的问题，提供一种提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，所述方法通过两套检测装置，将弯管加工过程钢管与弯管机机架轴线产生的角度偏差及卡头与钢管之间产生的角度偏差作为补偿转臂角度的依据，对转臂角度进行修正，从而保证弯管角度的准确性和一致性。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，弯管过程以弯管机转臂角度β为基本值，由第一检测装置测得钢管在弯管前、弯管后转臂卡头轴线与钢管的夹角δ1、δ2，以δ为卡头角度修正值，δ＝δ1-δ2；由第二检测装置测得弯管前后钢管与弯管机机架轴线夹角θ1、θ2，以θ为钢管角度修正值偏，θ＝θ1-θ2；根据δ和θ值修正转臂角度β，得到钢管实际弯曲角度值α，α＝β+δ+θ。

上述提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，所述第一检测装置用于检测弯管过程转臂卡头角度偏差，第一检测装置包括安装板、第一转动机构、两条第一直线导轨和两个导轨座，各导轨座上分别设有与第一直线导轨滑动配合的滑块，所述第一转动机构装配在安装板上，第一转动机构设有第一角度传感器，一条第一直线导轨连接安装板、另一条第一直线导轨连接转动机构；各导轨座分别设有定位平面，定位平面上设有磁铁槽，磁铁槽内嵌装强磁铁，强磁铁的表面低于定位平面。

上述提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，所述第一转动机构设有第一转动盘和第一转轴，第一转轴由轴承支撑，第一转轴上端安装第一角度传感器，第一转轴下端安装第一转动盘，第一转动盘与一条第一直线导轨固定连接。

上述提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，各第一直线导轨的外侧端套装限位套，限位套经螺钉与第一直线导轨固定。

上述提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，所述第二检测装置用于检测弯管过程对钢管与机架轴线角度偏差，第二检测装置包括底座、检测臂和第二转动机构，所述检测臂由两根支臂和一个主臂构成T形，各支臂端部设有接触辊轮，主臂连接第二直线导轨；转动组件安装在底座上部，第二转动机构设有第二转动盘，第二转动盘上固定滑块，滑块与第二直线导轨滑动配合，第二直线导轨与第二转动盘间经弹簧连接，第二转动机构还设有第二角度传感器。

上述提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，第二转动机构设有第二芯轴、轴承和轴承座，轴承座安装在底座上部，轴承安装在轴承座内，轴承支撑第二芯轴，第二转动盘安装在第二芯轴上段、第二角度传感器安装在第二芯轴下段。

上述提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，所述底座为圆筒形，底座底部固定在弯管机的机架处，底座上部设有连接法兰，第二角度传感器位于底座上部的空腔内。

本发明针对解决弯管角度误差问题进行了改进，在钢管与弯管机转臂卡头处设置第一检测装置，对弯管过程卡头角度偏差的精确测量；同时在弯管机的机架上设置第二检测装置，对钢管与机架轴线角度偏差精确检测；将上述的两项测量值作为设备所显示的转臂角度的修正值，从而得到弯管的实际角度值。采用本发明方法可以有效避免因母材规格的细微偏差影响弯管产品件角度准确性和一致性，明显提高弯管质量。本方法还可以解决由于母材钢管刚度不足，弹性变形引起的弯管产品件偏差问题。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是弯管前钢管与转臂卡头及钢管与机架轴线位置关系示意图；

图2是弯管后钢管与转臂卡头及钢管与机架轴线位置关系示意图；

图3是转臂卡头角度偏差检测装置的示意图；

图4是转臂卡头角度偏差检测装置使用状态示意图；

图5是钢管与机架轴线角度偏差检测装置的示意图；

图6是图5的A-A剖视图。

图中各标号为：1、转臂卡头，2、钢管，3、腰鼓轮，4、第一检测装置，4-1、第一角度传感器，4-2、安装板，4-3、第一转动盘，4-4、导轨座，4-5、第一直线导轨，4-6、限位套，4-7、第一滑块，4-8、定位平面，5、第二检测装置，5-1、检测臂，5-2、接触辊轮，5-3、底座，5-4、第二转动盘，5-5、第二直线导轨，5-6、第二滑块，5-7、弹簧，5-8、轴承座，5-9、第二角度传感器，5-10、第二转轴，5-11、轴承，6、机架，7、转臂角度器。

具体实施方式

中频弯管过程由于钢管规格存在直径和壁厚偏差，影响到钢管夹紧状态的一致性，在弯曲过程中受外力影响，钢管与腰鼓轮之间产生间隙，导致钢管与机架轴线的角度发生变化；同样由于钢管的规格存在偏差，影响弯管机转臂卡头对钢管夹紧状态的一致性，受外力影响当转臂卡头与钢管存有一定间隙时，转臂角度与钢管的实际角度也会发生变化。鉴于此，本发明设计了两套检测装置，分别测出弯管过程钢管与机架轴线间的角度变化值及转臂卡头与钢管间角度变化值，并以上述检测值修正转臂角度器的显示值，得到弯管的真实角度，消除因母材规格的细微偏差影响弯管产品件角度的准确性，提高弯管精度。

参看图1、图2，以90度弯管为例说明本发明的工作原理。图1所示，中频弯管机弯管加工时，钢管2由转臂卡头1和腰鼓轮3夹持，在转臂卡头与钢管之间设置第一检测装置4。弯管初始状态转臂卡头与母材钢管间的间隙是均匀状态，第一检测装置所检测的角度δ1理论上是90度。在腰鼓轮3处设置第二检测装置5，弯管初始状态腰鼓轮与钢管之间的间隙是均匀状态，第二检测装置所检测的机架轴线与钢管的角度θ1理论上也是90度。参看图2，随着弯管过程的进行，钢管受到外力作用，转臂卡头与钢管间产生卡头间隙a；在腰鼓轮与钢管之间产生腰鼓轮间隙b。上述间隙的产生都会对钢管的实际弯曲角度产生影响。如图2所示，弯管后第一检测装置检测的角度δ2，δ2≠δ1；第二检测装置检测的角度θ2，θ2≠θ1。此时转臂角度器7上所显示的角度为β，而钢管实际弯曲角度为α，α为β间的差值即为弯管的误差值。因此，需用两套检测装置检测的结果修正转臂角度器显示的角度值即：α＝β+δ+θ，其中δ＝δ1-δ2，θ＝θ1-θ2。这样，则可以得到弯管的真实角度，根据弯管真实角度控制弯管过程转臂角度器显示角度，即到达提高弯管精度和一致性的目的。

参看图1、图3和图4，第一检测装置用于检测弯管过程转臂卡头角度偏差。第一检测装置包括安装板4-2、第一转动机构、两条第一直线导轨4-5和两个导轨座4-4。各导轨座上分别固定第一滑块4-7，各第一滑块分别与第一直线导轨滑动配合。各导轨座分别设有定位平面4-8，定位平面与第一滑块的安装面垂直，定位平面上设有磁铁槽，磁铁槽内嵌装强磁铁，强磁铁的表面低于定位平面。所述第一转动机构装配在安装板上，第一转动机构设有第一角度传感器4-1、第一转动盘4-3和第一转轴，第一转轴可以相对安装板自由转动。第一转轴的上端安装第一角度传感器4-1，第一转轴的下端安装第一转动盘4-3，第一转动盘与第一角度传感器同步转动。第一转动盘与一条第一直线导轨固定连接，另一条第一直线导轨固接安装板。各第一直线导轨的外侧端套装限位套4-6，限位套经螺钉与第一直线导轨固定。第一检测装置使用时一个导轨座的定位平面在强磁铁的作用下贴紧转臂卡头1的端面，另一个导轨座的定位平面在强磁铁的作用下贴紧钢管2，钢管相对转臂卡头的角度发生变化时，第一角度传感器即可发出相应的信号。

参看图1、图5和图6，第二检测装置包括底座5-3、检测臂5-1和第二转动机构。检测臂由两根支臂和一个主臂构成T形，各支臂端部设有接触辊轮5-2，接触辊轮相对支臂可以自由转动。主臂连接第二直线导轨5-5。底座为圆筒形，底座底部固定在弯管机的机架6上，第二转动结构安装在底座上部。第二转动机构设有第二转动盘5-4，第二转动盘上固定第二滑块5-6，第二滑块与第二直线导轨5-5滑动配合，第二直线导轨垂直于两个辊轮的连线。第二直线导轨的端部与第二转动盘间经弹簧5-7连接。上述结构可以在钢管的直径发生变化时，接触辊轮都能够紧贴钢管。第二转动机构还设有第二转轴10、轴承11和轴承座8，轴承座固定在底座上部，轴承安装在轴承座内，轴承支撑第二转轴，第二转轴可以自由转动。第二转动盘安装在第二转轴上段、第二角度传感器安装在第二转轴下段，第二转动盘和第二角度传感器同步转动，第二角度传感器位于固定座上部的空腔内。第二检测装置使用时，固定座焊接在弯管机的机架6上，管件被腰鼓轮3夹持，接触辊轮在弹簧力的作用下接触母材管件的外壁。当钢管相对弯管机机架的轴线的角度发生变化时，第二角度传感器即可发出相应的信号。

本发明的第一传感器、第二传感器和转臂角度器分别与PLC连接，两个角度传感器将检测的角度偏差值信号传送的PLC，PLC根据角度传感器发出的信号实时补偿转臂角度，从而保证弯管角度的准确性和一致性。试验表明，通常弯管角度小于30度时，α小于β；弯管角度大于60度时α大于β；弯管角度30°-60°时α与β关系随机变化。

以下提供一个具体的实施例：钢管弯曲角度90°，弯管初始状态δ1等于90度，θ1也是90度；弯管后δ2等于88度，θ2是89度，当β为90度时，根据式：α＝β+δ+θ，钢管的真实角度为90°＝β+(90°-88°)+(90°-89°)＝93°，说明钢管实际角度产生过弯，据此控制β为87度时即可得到钢管的真实角度90。

Claims (7)

1.一种提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，其特征在于：弯管过程以弯管机转臂角度β为基本值，由第一检测装置测得钢管在弯管前、弯管后转臂卡头轴线与钢管的夹角δ1、δ2，以δ为卡头角度修正值，δ＝δ1-δ2；由第二检测装置测得弯管前后钢管与弯管机机架轴线夹角θ1、θ2，以θ为钢管角度修正值偏，θ＝θ1-θ2；根据δ和θ值修正转臂角度β，得到钢管实际弯曲角度值α，α＝β+δ+θ。

2.根据权利要求1所述的提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，其特征在于：所述第一检测装置用于检测弯管过程转臂卡头角度偏差，第一检测装置包括安装板、第一转动机构、两条第一直线导轨和两个导轨座，各导轨座上分别设有与第一直线导轨滑动配合的滑块，所述第一转动机构装配在安装板上，第一转动机构设有第一角度传感器，一条第一直线导轨连接安装板、另一条第一直线导轨连接转动机构；各导轨座分别设有定位平面，定位平面上设有磁铁槽，磁铁槽内嵌装强磁铁，强磁铁的表面低于定位平面。

3.根据权利要求2所述的提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，其特征在于：所述第一转动机构设有第一转动盘和第一转轴，第一转轴由轴承支撑，第一转轴上端安装第一角度传感器，第一转轴下端安装第一转动盘，第一转动盘与一条第一直线导轨固定连接。

4.根据权利要求3所述的提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，其特征在于：各第一直线导轨的外侧端套装限位套，限位套经螺钉与第一直线导轨固定。

5.根据权利要求1所述的提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，其特征在于：所述第二检测装置用于检测弯管过程对钢管与机架轴线角度偏差，第二检测装置包括底座、检测臂和第二转动机构，所述检测臂由两根支臂和一个主臂构成T形，各支臂端部设有接触辊轮，主臂连接第二直线导轨；转动组件安装在底座上部，第二转动机构设有第二转动盘，第二转动盘上固定滑块，滑块与第二直线导轨滑动配合，第二直线导轨与第二转动盘间经弹簧连接，第二转动机构还设有第二角度传感器。

6.根据权利要求5所述的提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，其特征在于：第二转动机构设有第二芯轴、轴承和轴承座，轴承座安装在底座上部，轴承安装在轴承座内，轴承支撑第二芯轴，第二转动盘安装在第二芯轴上段、第二角度传感器安装在第二芯轴下段。

7.根据权利要求6所述的提高中频弯管机弯管角度精确性的方法，其特征在于：所述底座为圆筒形，底座底部固定在弯管机的机架处，底座上部设有连接法兰，第二角度传感器位于底座上部的空腔内。